Какова массовая доля примесей при растворении 15 г цинка в серной кислоте и образовании 4,5 л водорода при н.у.?

Антоновна_138

6

Чтобы решить данную задачу, нам необходимо учесть все данные и применить соответствующие химические знания. Давайте начнем с анализа задачи.

Дано:
- Масса цинка (Zn) = 15 г
- Объем выделившегося водорода (H2) = 4,5 л
- Водород выделился при нормальных условиях (н.у.)

Мы можем использовать химическое уравнение реакции растворения цинка в серной кислоте для получения необходимых данных. Химическое уравнение имеет следующий вид:

Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2

Из уравнения видно, что каждый моль цинка реагирует с одним моль серной кислоты (H2SO4) и образует один моль сульфата цинка (ZnSO4) и один моль водорода.

Для нахождения количества веществ цинка, рассчитаем количество молей цинка по формуле:

Моль = масса / молярная масса

Молярная масса цинка (Zn) равна 65,38 г/моль (это значение можно найти в периодической таблице элементов).

Таким образом, количество молей цинка равно:

Моль цинка = 15 г / 65,38 г/моль = 0,23 моль цинка

Исходя из химического уравнения, мы видим, что каждый моль цинка образует один моль водорода (H2). Таким образом, количество молей водорода равно 0,23 моль.

Теперь, зная количество молей водорода, мы можем рассчитать его объем при нормальных условиях (н.у.) с помощью уравнения состояния идеального газа:

V (н.у.) = n (моль) * 22,4 л/моль

V (н.у.) = 0,23 моль * 22,4 л/моль = 5,13 л

Важно отметить, что это объем водорода, который был выделен в результате реакции растворения цинка. Однако, в задаче указан объем выделившегося водорода равный 4,5 л. Это говорит о том, что некоторое количество водорода не было учтено в расчетах, скорее всего, из-за наличия примесей.

Поскольку известно, что вода при нормальных условиях занимает объем 22,4 л/моль, то водород, выделившийся при реакции, занимает меньший объем из-за наличия примесей. Это означает, что объем водорода, равный 4,5 л, соответствует массе водорода, меньшей, чем 0,23 моль.

Теперь мы можем вычислить массовую долю примесей. Для этого определим массу чистого водорода, соответствующую заданному объему:

Масса водорода = Моль водорода * Молярная масса H2

Молярная масса водорода (H2) равна 2 г/моль.

Таким образом, масса чистого водорода равна:

Масса водорода = 0,23 моль * 2 г/моль = 0,46 г

Однако объем водорода, равный 4,5 л, соответствует суммарной массе водорода и примесей. Поэтому мы должны вычислить массу примесей:

Масса примесей = Масса водорода (с образованием примесей) - Масса чистого водорода

Масса примесей = 4,5 г - 0,46 г = 4,04 г

Таким образом, массовая доля примесей при растворении 15 г цинка в серной кислоте и образовании 4,5 л водорода при н.у. составляет 4,04 г.